核電站閘閥鍋爐效應的解決方案

2015-01-28 范書淳核反應堆系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)重點實驗室

　　介紹了采用堵塞封堵核電站閘閥閥座壓力平衡孔的方法，論述了為防止鍋爐效應新增管線和閥門的選擇、安裝和檢測。

1、概述

　　閘閥的“鍋爐效應”本質(zhì)上是一種溫度效應，當熱源加熱處于關(guān)閉狀態(tài)的閘閥時，其內(nèi)部空間有一個較大的壓力上升，這一壓力升高將使得閘閥無法開啟或閘板出現(xiàn)變形而不能保證其密封性能。在核電站系統(tǒng)，為了解決鍋爐效應一般在閘閥的下游閥座上開設(shè)平衡孔，用以連通閥座上部空間與閘閥下游，泄放超高的壓力。由于這些閘閥在核電站反應堆停堆大修期間需要對其進行密封性試驗，試驗時需要對平衡孔進行臨時封堵，試驗后再打開平衡孔。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.healwit.com.cn/)認為每次封堵或打開平衡孔均需要對閘閥進行解體和回裝，造成了人力、物力及資金等的浪費，同時也增加了操作人員的輻照劑量。所以有必要永久封堵平衡孔，采用一種更加方便有效的平衡閥門壓力的方法。

2、改進方法

　　某核電站2 號機組反應堆余熱排出系統(tǒng)(RRA) 閘閥的出口閥座設(shè)置了一個直徑約6mm 的平衡孔(圖1) 。為了永久封堵閥座平衡孔，采用了焊接堵塞并加裝旁通管線連接閘閥的填料吹掃孔與閘閥的下游。在新增旁通管線上設(shè)置常開手動截止閥，從而起到平衡孔的作用。在旁通管線上設(shè)置帶有盲板的支管，在進行試驗時打開盲板連接OPERA專用試驗臺架(圖2) 。

帶平衡孔的閘閥

圖1 帶平衡孔的閘閥

　　封堵閥座平衡孔的堵塞為圓柱錐形體，其易于安裝并且可以有效限制潛在放射性污染物的輻射影響。堵塞采用與閥座相同材料Z2CND - 12N2 的棒材加工，以避免在機組運行過程中出現(xiàn)由于材料的不同而導致的材料熱膨脹差異。經(jīng)力學性能評價分析，堵塞的軸向應力和剪切應力均滿足工況要求。堵塞焊接時為了避免焊絲表皮產(chǎn)生的金屬飛濺，對焊接點周圍采取不銹鋼保護套進行保護。焊接完成后對焊縫區(qū)域進行拋光、打磨，并按照相關(guān)要求進行了滲透檢驗。經(jīng)過分析，由于閥座比較厚，相對于閥座的尺寸，平衡孔的直徑較小，并且焊接金屬熔敷的空間很小，所以在焊接過程中不會導致閥座變形。

閘閥閥座平衡孔封堵方案

圖2 閘閥閥座平衡孔封堵方案

　　結(jié)合現(xiàn)場的實際情況分析，新增管線和閥門的選用、安裝、可維修性和可操作性不影響現(xiàn)場管線和設(shè)備的運行，并滿足RCCM 和RCCP 的有關(guān)物項分級的要求。

3、系統(tǒng)運行

　　在核電站正常運行階段，管線上新增的截止閥保持常開狀態(tài)，以平衡閘閥上下游的壓力。在核電站大修期間，當需要使用OPERA 臺架對閘閥進行密封性試驗時，首先關(guān)閉截止閥，取下新增管線支管上的盲板，通過該孔直接與OPERA 臺架連接，進行相關(guān)的試驗。試驗完成后，斷開系統(tǒng)與臺架的連接，重新將支管進行封堵，開啟閥門，保持機組正常運行時的狀態(tài)。